اكتشاف معادن متبخرة في هواء كوكب خارج المجموعة الشمسية

يعرف WASP-121b بأنه كوكب خارج المجموعة الشمسية يقع على بعد 850 سنة ضوئية من الأرض، ويدور حول نجمه في أقل من يومين، وهي عملية تستغرق عاما على الأرض حتى تكتمل. ويقع WASP-121b في مدار قريب جدا من نجمه، نحو 40 مرة أقرب من الأرض إلى الشمس، حيث تؤدي جاذبية نجمه المضيف إلى تغيير شكله ليشبه "كرة القدم".

وهذا القرب هو السبب الرئيسي لدرجة الحرارة العالية للغاية التي تتراوح بين 2500 و3000 درجة مئوية. وهو ما جعل الكوكب موضوعا مثاليا للدراسة لمعرفة المزيد عن العوالم شديدة الحرارة. وقام العلماء بقيادة ينس هويجميكرز، المؤلف الأول للدراسة وزميل أبحاث ما بعد الدكتوراه في المركز الوطني للكفاءة في أبحاث الكواكب في جامعتي برن وجنيف، بفحص البيانات التي تم جمعها بواسطة مطياف HARPS عالي الدقة. وتمكنوا من إظهار أن ما لا يقل عن سبعة معادن غازية تحدث في الغلاف الجوي لـ WASP-121b.

وتمت دراسة WASP-121b على نطاق واسع منذ اكتشافه. ويوضح هويجميكرز: "أظهرت الدراسات السابقة أن هناك الكثير مما يحدث في الغلاف الجوي. وهذا على الرغم من حقيقة أن علماء الفلك افترضوا أن الكواكب فائقة السخونة لها أغلفة جوية بسيطة إلى حد ما لأنه لا يمكن للعديد من المركبات الكيميائية المعقدة أن تتشكل في مثل هذه الحرارة الشديدة. إذن كيف أصبح WASP-121b يتمتع بهذا التعقيد غير المتوقع؟".

ويقول هويجميكرز: "حاولت الدراسات السابقة شرح هذه الملاحظات المعقدة بنظريات لا تبدو معقولة بالنسبة لي. كانت الدراسات تشتبه في أن الجزيئات التي تحتوي على معدن الفاناديوم النادر نسبيا كانت السبب الرئيسي للغلاف الجوي المعقد في WASP-121b". ووفقا لـ هويجميكرز، فإن هذا سيكون منطقيا فقط إذا كان المعدن الأكثر شيوعا، وهو التيتانيوم، مفقودا في الغلاف الجوي. لذلك شرع هويجميكرز وزملاؤه في إيجاد تفسير آخر.

وأشار: "اتضح أنهم كانوا على حق بشكل لا لبس فيه .. ما أدهشني هو أننا وجدنا بالفعل توقيعات قوية من الفاناديوم في الملاحظات، وفي الوقت نفسه، كان التيتانيوم مفقودا". لكن الفريق قام باكتشافات أخرى غير متوقعة. حيث أنه بالإضافة إلى الفاناديوم، اكتشفوا حديثا ستة معادن أخرى في الغلاف الجوي لـ WASP-121b وهي: الحديد والكروم والكالسيوم والصوديوم والمغنيسيوم والنيكل. ويوضح هويجميكرز: "تبخرت جميع المعادن نتيجة درجات الحرارة المرتفعة السائدة على WASP-121b، وبالتالي فإن الهواء على الكوكب خارج المجموعة الشمسية يتكون من معادن متبخرة، من بين أشياء أخرى".

وتسمح هذه النتائج التفصيلية للعلماء باستخلاص استنتاجات حول العمليات الكيميائية التي تحدث في مثل هذه الكواكب، على سبيل المثال. وهذه مهارة حاسمة للمستقبل غير البعيد، عندما يتم تطوير تلسكوبات وأجهزة قياس طيف أكبر وأكثر حساسية. سيسمح ذلك لعلماء الفلك بدراسة خصائص الكواكب الصخرية الأصغر والأبرد المشابهة للأرض. ويقول هويجميكرز: "باستخدام نفس التقنيات التي نستخدمها اليوم، بدلا من مجرد اكتشاف آثار الحديد الغازي أو الفاناديوم، سنكون قادرين على التركيز على البصمات الحيوية، وعلامات الحياة مثل بصمات الماء والأكسجين والميثان". وأشار إلى أن المعرفة الواسعة بجو WASP-121b لا تؤكد فقط الطابع شديد الحرارة للكواكب الخارجية، ولكنها تؤكد أيضا على حقيقة أن مجال البحث هذا يدخل حقبة جديدة".